畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-灰鑄鐵的焊接性及焊接工藝研究

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1、目錄:目錄1前言31.灰鑄鐵的性能特點(diǎn)及應(yīng)用51.1灰鑄鐵的性能特點(diǎn)51.2灰鑄鐵的應(yīng)用62.灰鑄鐵的焊接性72.2焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織72.2.1焊縫區(qū)82.2.2半熔化區(qū)92.2.3奧氏體區(qū)102.2.4重結(jié)晶區(qū)113.灰鑄鐵的焊接工藝性113.1電弧熱焊123.2半熱焊123.3電弧冷焊133.4鎳基焊條144.灰鑄鐵同質(zhì)（鑄鐵型）焊縫的熔焊164.1電弧熱焊164.2氣焊195灰鑄鐵的焊接裂紋及預(yù)防21第32頁(yè)共33頁(yè)5.1冷裂紋215.1.1、冷裂紋產(chǎn)生的主要因素215.1.2、焊縫上的冷

2、裂紋215.1.3熱影響比上的冷裂紋225.1.4防止冷裂紋的措施235.2熱裂紋235.2.1產(chǎn)生熱裂紋的主要因素245.2.2熱裂紋的防止246.灰鑄鐵的焊接檢驗(yàn)24致謝29參考文獻(xiàn)30第32頁(yè)共33頁(yè)前言工業(yè)中應(yīng)用最早的鑄鐵就是以片狀石墨存在于金屬基體中的灰鑄鐵。由于其成本低廉，并具有鑄造性、可加工性、耐磨性及減振性均優(yōu)良的特點(diǎn)。迄今是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵。20世紀(jì)80年代初，鑄鐵材料發(fā)展進(jìn)入了頂峰期，隨后，世界的鑄鐵產(chǎn)量便出現(xiàn)急劇遞減，然而鑄鐵仍是當(dāng)今金屬材料中應(yīng)用最為廣泛的基礎(chǔ)材料?；诣T鐵在

3、結(jié)晶過(guò)程中，約有W(C)為80%的碳以石墨的形式析出，這就給灰鑄鐵帶來(lái)兩方面的特點(diǎn)：一方面，由于石墨強(qiáng)度較低（Rm﹤20N/mm2），且以片狀的形態(tài)存在，割裂了基體的連續(xù)性，因此灰鑄鐵的強(qiáng)度不高，脆性較大。另一方面，由于石墨的存在，灰鑄鐵具有良好的減震性、耐磨性、切削加工性和缺口敏感性。由于共晶結(jié)晶過(guò)程中石墨化膨脹，還有減少縮松、縮孔的傾向。同時(shí)，灰鑄鐵還有較高的抗壓強(qiáng)度。灰鑄鐵傳統(tǒng)的化學(xué)成分中Si/C比較低（0.40～0.55）。適當(dāng)提高Si/C比（0.65～0.85），是提高鑄鐵內(nèi)在質(zhì)量的重要途徑之一。

4、提高Si/C比的作用是：可使連續(xù)的初析奧氏體枝晶增加，這就像混凝土中的鋼筋一樣，對(duì)灰鑄鐵起到加固的作用，可擴(kuò)大穩(wěn)定系和介穩(wěn)定系的溫度差，增加過(guò)冷度△第32頁(yè)共33頁(yè)T，從而細(xì)化石墨，有效地?cái)U(kuò)大集體組織的利用率；還可降低灰鑄鐵的白口傾向，減小斷面敏感性，提高彈性模量和形變抗力。當(dāng)然，Si/C比較高，會(huì)使鐵素體增加，強(qiáng)度和硬度有所降低。我國(guó)各種鑄鐵的年產(chǎn)量現(xiàn)約為800萬(wàn)噸，有各種鑄造缺陷的鑄件約占鑄鐵年產(chǎn)量的10%~15%，即通常所說(shuō)的廢品率為10%~15%，若這些鑄件工報(bào)廢,將是極大的浪費(fèi)。采用焊接方法修復(fù)這

5、些有缺陷的鑄鐵件，由于焊接成本低，不僅可獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且有利于及時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)。常用的焊既接方法有氣焊、釬焊、電弧焊等,其中手工電弧焊應(yīng)用最多。但是鑄鐵件的焊補(bǔ)極易產(chǎn)生白口和裂縫，其中產(chǎn)生白口的主要原因是冷卻速度過(guò)快和石墨元素不足;而產(chǎn)生裂縫的原因主要是焊接應(yīng)力。焊接是一種將材料永久性的連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬(wàn)噸巨輪到不足1克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用到焊接技術(shù)。焊接已經(jīng)滲透到制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、

6、效率和市場(chǎng)反應(yīng)速度。第32頁(yè)共33頁(yè)近年來(lái)，焊接已由一個(gè)單一的加工工藝發(fā)展成為有科學(xué)基礎(chǔ)有廣泛應(yīng)用范圍和前景的焊接工程和焊接產(chǎn)業(yè)，在這些產(chǎn)業(yè)中，焊接在其中占有重要地位，是決定其產(chǎn)品使用安全的關(guān)鍵。有些直接出焊接產(chǎn)品或在現(xiàn)場(chǎng)裝焊接后投入使用，有些是作成主體結(jié)構(gòu)然后在其上安裝動(dòng)力和機(jī)電設(shè)備后應(yīng)用，有焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全保證在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的情況下，主要決定與焊接聯(lián)結(jié)部位的結(jié)構(gòu)、材料匹配、工藝設(shè)計(jì)、先進(jìn)的焊接制造工藝及設(shè)備和準(zhǔn)確的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，這些都決定了焊接聯(lián)結(jié)部位的的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，形成了分布在各工業(yè)和基礎(chǔ)

7、設(shè)施建設(shè)部門各具特色的焊接結(jié)構(gòu)行業(yè)，同時(shí)也形成了結(jié)構(gòu)焊接需要的焊接設(shè)備行業(yè)和焊接材料行業(yè)。這些行業(yè)是互相關(guān)聯(lián)促進(jìn)的行業(yè)。焊接結(jié)構(gòu)已有日新月異的發(fā)展:在裝備制造業(yè)結(jié)構(gòu)中用焊接結(jié)構(gòu)局部或全部代替鑄件或鍛件結(jié)構(gòu)和由局部鑄件或鍛件焊接成組合結(jié)構(gòu)是大重型結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向，可大大節(jié)約大型鑄鍛車間及其設(shè)備的基本建設(shè)投資和生產(chǎn)過(guò)程的能源消費(fèi)，同時(shí)還可縮短生產(chǎn)周期;在各種建筑行業(yè)廣泛采用鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可達(dá)到大跨度、輕自重、工廠制造、設(shè)計(jì)優(yōu)、工程在建周期短、環(huán)境污染少，基礎(chǔ)費(fèi)用省，折除后材料可循環(huán)使用，因而符合

8、目前綠色制造和資源循環(huán)利用建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的大潮流。目前我國(guó)微電子及IT行業(yè)中的發(fā)展，高強(qiáng)有色金屬、光釬、超導(dǎo)和復(fù)合材料及高分子材料的應(yīng)用，都對(duì)焊接工藝、設(shè)備和材料提出了很多新的要求，因而得到了相應(yīng)發(fā)展。1.灰鑄鐵的性能特點(diǎn)及應(yīng)用1.1灰鑄鐵的性能特點(diǎn)灰鑄鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)?；诣T鐵中的片狀石墨對(duì)基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相